טרנספורמציות גז הם תהליכים שבהם א גַז יכול להיות אחד או יותר מהפרמטרים שלו מ לַחַץ, כרך ו טֶמפֶּרָטוּרָההשתנה. יש טרנספורמציות גזים מיוחדות שבהן לפחות אחת מהכמויות האלה נשמרת קבועה.
סוגי התמרות הגז הם:
טרנספורמציה איזוברית;
טרנספורמציה איזותרמית;
טרנספורמציה איזו-וולומטרית;
טרנספורמציה אדיאבטית.
ראה גם:תרמולוגיה - חקר תופעות הקשורות לחום ולטמפרטורה
טרנספורמציה איזוטרמית
הטרנספורמציה האיזוטרמית היא כזו שבה ה הטמפרטורה של גז נשארת קבועה. בסוג זה של טרנספורמציה, לחץ ונפח הםבְּיַחַס הָפוּךיַחֲסִי, כך שעל ידי הגדלת ה לַחַץ, עוצמת הקול מופחתת ולהיפך.
טרנספורמציות איזותרמיות מתוארות על ידי להיי בויל-מריוט. לפי חוק זה, התוצר בין לחץ לנפח של גז אידיאלי הוא קבוע:
לאני ו לו - לחץ ראשוני וסופי
Vאני ו Vו – מהירות ראשונית וסופית
ק - קבוע
טרנספורמציה איזוברית
הטרנספורמציה האיזוברית מאופיינת על ידי א שינוי נפח ו טֶמפֶּרָטוּרָה, שמירה על הלחץ קבוע. סוג זה של טרנספורמציה מתואר מתמטי על ידי החוק של צ'ארלס וגיי-לוסאק. במהלך טרנספורמציה איזוברית, הטמפרטורה והנפח הם פרופורציונליים, כלומר, שמירה לחץ קבוע של גז, הנפח התפוס בו יגדל עם עליית הטמפרטורה של הגז. גַז.
ראה את הנוסחה שבה משתמש חוק גיי-לוסאק:
טאני ו טו - טמפרטורה ראשונית וסופית
על פי חוק גיי-לוסאק, היחס בין נפח ולחץ של גז, במהלך טרנספורמציה איזוברית, שווה לקבוע.
טרנספורמציה איזו-וולומטרית
טרנספורמציה איזווולומטרית, איזומטרית או איזוכורית היא שם התהליך שבו גז אידיאלי עובר שינויים בלחץ ובטמפרטורה, ושומר על עצמו קָבוּעַ שֶׁלְךָ כרך. סוג זה של טרנספורמציה של גז, המתרחש בתוך מיכלים עם קירות קשיחים, מוגדר מתמטי על ידי ה- חוק צ'ארלס.
לפי חוק זה, היחס בין לחץ לטמפרטורה של גז אידיאלי הוא תמיד קבוע. יתר על כן, בסוג זה של טרנספורמציה, לחץ וטמפרטורה הם ביחס ישר: הכפלת הלחץ, נכפיל את הטמפרטורה ולהיפך.
הנוסחה המתארת את ההתנהגות של גזים אידיאליים במהלך טרנספורמציות איזו-וולומטריות היא כדלקמן:
קראו גם: תרמודינמיקה - תחום בפיזיקה החוקר תופעות שבהן יש חילופי חום
טרנספורמציה אדיאבטית
טרנספורמציה אדיאבטית הוא שם התהליך שעובר א גז שלא משתנה חוֹם עם הסביבה החיצונית או עם קירות המיכל שלה. הנוסחה שמסבירה מתמטית את התנהגותו של גז אידיאלי שעובר טרנספורמציה אדיאבטית קובעת שהמוצר בין לחץ לנפח מועלה לקבוע γ הוא קבוע.
הקבוע γ תלוי ב- מעלותבחוֹפֶשׁ של הגז, כלומר מספר הכיוונים שבהם מולקולות הגז יכולות לנוע. ניתן לחשב אותו גם לפי היחס בין ה חום ספציפי ב לַחַץקָבוּעַ ו חוֹםספֵּצִיפִי ב כרךקָבוּעַ.
דוגמאות להתמרות גזים
טרנספורמציה איזוטרמית - כל התפשטות או התכווצות איטית של גז המתרחשת בטמפרטורה קבועה.
טרנספורמציה איזוברית - קירור הגז הכלול בשלפוחית שתן המונחת לקירור במקרר.
טרנספורמציה איזו-וולומטרית - חימום אדי המים הכלואים בסיר לחץ לחלוטין.
טרנספורמציה אדיאבטית - הוצאת גז באמצעות תרסיס אירוסול.
ראה גם: קלורימטריה – נוסחאות, מושגים ותרגילים פתורים
פתרו תרגילים על טרנספורמציות גזים
שאלה 1 - סקור את החלופות שלהלן ובדוק את התשובה המכילה רק חלופות אמיתיות.
I - טרנספורמציות איזותרמיות הן אלו שבהן טמפרטורת הגז נשמרת קבועה.
II - טרנספורמציות אדיאבטיות כרוכות בחילופי חום בין הגז לסביבה החיצונית.
III - טרנספורמציה איזוכורית היא כזו שבה לחץ הגז נשמר קבוע.
IV - טרנספורמציות איזובריות מתרחשות בלחץ מתמיד.
נכונים:
א) I ו-II.
ב) I, II ו-III.
ג) ב' ו-ג'.
ד) I ו-IV.
פתרון הבעיה:
חלופות II ו-III שגויות, שכן טרנספורמציות אדיאבטיות אינן כרוכות בחילופי חום, ותמורות איזוכוריות הן אלו המתרחשות בנפחים קבועים. לפיכך, החלופה הנכונה היא האות ד.
שאלה 2 -גז אידיאלי עובר טרנספורמציה מהירה, כך שהטמפרטורה, הלחץ והנפח שלו עוברים שינויים פתאומיים בפרק זמן קצר. לפי הידע שלו על טרנספורמציות גז, השינוי שעבר הגז היה:
א) איזותרמית.
ב) איזובארי.
ג) אדיאבטי.
ד) איזו-וולומטרי.
פתרון הבעיה:
טרנספורמציות אדיאבטיות מתרחשות במהירות, ולכן אין זמן לגז להחליף חום עם הסביבה החיצונית. בסוג זה של טרנספורמציה, פרמטרי הלחץ, הנפח והטמפרטורה משתנים בפתאומיות. לפיכך, החלופה הנכונה היא האות ג.
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacoes-gasosas.htm